新型阴离子导电材料QPC-TMA，助力碱性储能技术发展

近年来，碱性电化学能源技术受到广泛关注，其中阴离子交换膜燃料电池因其能高效率地将化学能转化为电能，且功率密度高、启动快、无污染，成为目前最为瞩目的新一代清洁能源装置。阴离子导电聚合物是阴离子交换膜燃料电池的核心部位，充当着阻隔燃料和传递阴离子的双重作用，其性能的好坏直接决定燃料电池的工作性能和使用寿命。因此，开发一种耐碱性和机械性能优异、化学稳定性好且阴离子传导率高的阴离子导电聚合物材料成为业内研究的热点。

近日，韩国科学家报道了一种新型阴离子导电聚合物材料，该材料不同于传统的阴离子交换膜，它是基于季铵化聚咔唑的阴离子交换膜（AEM）/离聚物（AEI）材料QPC-TMA，具有出色的氢氧化物导电性和尺寸稳定性。

该共聚物具有由咔唑单体组成的无醚刚性且弯曲的骨架，咔唑主链调节的刚性无醚结构和主链曲率改善了材料的化学性能和力学性能。由于刚性疏水主链和柔性亲水侧链之间的链排列不同，形成了良好的互联水通道，使其具有优异的电化学性能和适度的尺寸变化。此外，QPC-TMA的新型主链结构抑制了苯基的旋转，从而防止了苯基在电极表面的不利的平面取向进行电化学反应。

该阴离子交换膜具有出色的离子电导率以及化学和机械稳定性，突破了传统阴离子交换膜稳定性和化学稳定性较低差的局限。试验结果显示，使用该交换膜的阴离子交换膜燃料电池（AEMFC）显示出与其他性能最佳的基于聚芳烃的AEMFC相当的性能（1.61 W cm^-2），并且在0.6 A cm^-2的条件下具有超过50 h的出色稳定性。而使用QPC-TMA的水电解槽（AEMWE）表现出出色的稳定性和最新性能（1.9 V时为3.5 A·cm ^-2），首次超过了被认为有最佳性能的商用质子交换膜水电解池（PEMWE）。

综上，该研究提供了一种兼具高性能和高稳定性的可靠的阴离子导电聚合物，其有着广阔的应用前景，将推动碱性燃料电池等储能技术的发展。

参考文献：Min Suc Cha, et al, Poly(carbazole)-based anion-conducting materials with high performance and durability for energy conversion devices, Energy Environ. Sci., 2020.DOI: 10.1039/D0EE01842B